New drying dynamics considering orientation and deformation in dispersion films containing micro- and nanoparticles formed by coating

考虑通过涂层形成的含有微米和纳米粒子的分散膜的取向和变形的新干燥动力学

• 批准号: 22KJ1450
• 负责人: 畠山 幸太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1450/
• 关键词: 乾燥; 分散液; 体積分率; 亀裂; drying front; 塗布; 液膜

本研究は単純なナノ粒子分散系から可塑性などを持つより複雑な系までを用いた液膜形成における塗布・乾燥現象を解明することを目的としている．①開発・確立に取り組んできた体積分率分布測定手法が適用可能な範囲の解明，②内部状態が異なる懸濁液に往復塗布を与え作成した膜に対する乾燥の影響解明，③より複雑な物質の乾燥現象における知識・手法等の取得に取り組んだ．体積分率の上昇に伴い透過光強度比が単調増加する傾向は，粒子径30nm程度までであれば撮影媒体や液膜の状態によらず得られることが分かった．ここで得られた校正式を用いて乾燥過程における体積分率分布変化を観察すると，分散液が高い初期体積分率，大きい粒子径を持つほどdrying front付近における体積分率が高くなる傾向を示した．しかし，本測定手法においては粒子径が30nm程度以上になると発生する散乱が無視できない程度になり，測定精度が保証できないことが明らかとなった．また，分散状態の異なる懸濁液を用いて，ガラス基板上に滴下したのちに往復塗布を与えて乾燥させ膜を形成すると，良い分散状態を持つサンプルでは均一な膜が得られることが分かった．その傾向は往復の条件を変化させても同様であった．乾燥に伴って分散状態が良化するようなサンプルにおいては，膜形成後に不均一だったものが乾燥過程で均一になる様子が観察された．よって，サンプルの分散状態が乾燥膜の均一性に大きな影響を与えることが示唆された．以上に加えて，英国のケンブリッジ大学のRouth教授の研究室に留学を行い，ポリマーの乾燥にかかわる知識・技術の習得を行った．Latex polymerに含まれるZnOなどの状態が変化することで形成膜の均一性やその引張強さが変化することを見出した．加えて，サンプルを塗布する基板の材質や表面粗さが均一性などへ影響を与えることが示唆された．

This study は 単 pure な ナ ノ particle dispersion か ら plasticity な ど を hold つ よ り complex 雑 な department ま で を with い た liquid film formed に お け る coating, drying phenomenon を interpret す る こ と を purpose と し て い る. (1) open 発, establish に group take り ん で き た volume fraction distribution measurement technique が may apply な van 囲 の interpret, (2) internal state が different な る suspension に reciprocating coated with え を made し た membrane に す seaborne dry る の influence interpret, (3) よ り complex 雑 な dry matter の に お け る knowledge, technique etc. の achieve に group take り ん だ. Rising volume fraction の に with い through light intensity than が 単 adjust rights and す る は, degree of particle diameter 30 nm ま で で あ れ ば pinch of film media や state of liquid membrane の に よ ら ず have ら れ る こ と が points か っ た. こ こ で have ら れ た school official を with い て drying process に お け る volume fraction distribution - the を 観 examine す る と, dispersion が い high initial volume fraction, big き い particle diameter を hold つ ほ ど drying front pay nearly に お け る volume fraction が high く な る tendency を shown し た. し か し, this measurement technique に お い て は particle diameter が above 30 nm level に な る と 発 raw す る scattered が ignore で き な い degree に な り, measurement accuracy が guarantee で き な い こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, decentralized state の different な る suspension を use い て, ガ ラ ス substrate に drop し た の ち に reciprocating coated with え を て dry さ を せ membrane formation す る と, good い decentralized state を hold つ サ ン プ ル で は な uniform film が must ら れ る こ と が points か っ た. Youdaoplaceholder0 そ tends to そ reciprocating <s:1> conditions を changes させて であった is the same as であった. Dry に with っ て decentralized state が good turn す る よ う な サ ン プ ル に お い て は, membrane formation after に heterogeneity だ っ た も の が drying process で uniform に な る others child が 観 examine さ れ た. よ っ て, サ ン プ ル の decentralized state が dry membrane の homogeneity に big き な influence を and え る こ と が in stopping さ れ た. Above に plus え て, British の ケ ン ブ リ ッ の ジ university professor Routh の laboratory study に を い, ポ リ マ ー の dry に か か わ る knowledge, technical line を っ の acquisition た. Contains Latex polymer に ま れ る ZnO な ど の state が variations change す る こ と で forming membrane の homogeneity や そ の quoted zhang qiang さ が variations change す る こ と を shows し た. Add え て, サ ン プ ル を coated す の material や る substrate surface coarse さ が homogeneity な ど へ influence を and え る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Measurement of volume fraction distribution in a drying film by imaging with a digital camera

• DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.129263
• 发表时间: 2022-05-27
• 期刊: COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Hatakeyama, Kota;Tanaka, Kanji;Routh, Alexander F.
• 通讯作者: Routh, Alexander F.

Phase transition under shear flow in Polyoxyethylene lauryl ether/Water system studied by Rheo-SALS and Rheo-SAXS

Rheo-SALS 和 Rheo-SAXS 研究聚氧乙烯月桂基醚/水体系剪切流下的相变

• 发表时间: 2022
• 作者: Hatakeyama Kota;Yamagata Yoshifumi;Miyamoto Keisuke;Takasaki Yuichi;Takahashi Tsutomu
• 通讯作者: Takahashi Tsutomu

一方向乾燥セルにおけるコロイド懸濁液の体積分率分布の測定

单向干燥池中胶体悬浮液体积分数分布的测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Kota Hatakeyama;Kanji Tanaka;Tsutomu Takahashi;Shiro Wakaki;and Alexander F. Routh;田中幹二，畠山幸太，佐藤靖徳，高橋勉
• 通讯作者: 田中幹二，畠山幸太，佐藤靖徳，高橋勉

Effects of temperature and shear conditions on lamellar-to-onion transition in nonionic surfactant/water systems

温度和剪切条件对非离子表面活性剂/水体系中层状到洋葱转变的影响

• DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.130755
• 发表时间: 2023
• 期刊: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
• 作者: Hatakeyama Kota;Yamagata Yoshifumi;Takasaki Yuichi;Miyamoto Keisuke;Takahashi Tsutomu
• 通讯作者: Takahashi Tsutomu